湍流环境下涡旋光无线通信模间串扰分析与研究

发布时间：2024-01-23 15:23

　　具有不同轨道角动量模的涡旋光具有正交性,且轨道角动量理论上可取无限大,因此基于轨道角动量复用的涡旋光无线通信可显著提高通信系统的信道容量。但涡旋光束在传输中受到湍流的影响,引起光束扩展、轨道角动量弥散等现象,使光束轨道角动量模之间产生串扰,降低无线光通信系统的性能。因此,研究湍流环境下轨道角动量模之间的串扰,提高涡旋光束的抗湍流能力,以及减小湍流对通信系统的影响是十分重要的。本论文从光束类型、光束参数以及湍流参数等角度,采用理论模型与数值分析相结合的方法,利用轨道角动量谱研究光束及湍流对无线光通信的影响,提高了无线光通信的性能。本论文的创新内容主要分为以下三个方面:1.以拉盖尔高斯光束作为载体,研究柯尔莫戈洛夫大气湍流对轨道角动量谱的影响。推导了拉盖尔高斯光束轨道角动量模的概率密度通式,建立在柯尔莫戈洛夫湍流大气中传输的理论模型。通过分析束腰宽度、波长、拓扑荷以及径向指数对优美拉盖尔高斯光束和标准拉盖尔高斯光束在柯尔莫戈洛夫湍流大气中各轨道角动量模的接收概率的影响,得到能够提高拉盖尔高斯光束抗湍流干扰能力的光束及其参数选择方案,即具有较小束腰宽度和径向指数、较大波长和拓扑荷的优美拉盖尔...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与研究意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文主要内容及结构安排
    1.4 本章小结
第二章 湍流中涡旋光无线通信基本理论
    2.1 涡旋光束
        2.1.1 典型涡旋光束
        2.1.2 涡旋光束的产生方式
        2.1.3 拓扑荷与轨道角动量
    2.2 轨道角动量在无线光通信中的应用
        2.2.1 轨道角动量键控和复用
        2.2.2 基于轨道角动量的涡旋光通信
    2.3 湍流的基本内容
        2.3.1 湍流理论
        2.3.2 湍流补偿技术
    2.4 轨道角动量谱
    2.5 本章小结
第三章 柯尔莫戈洛夫大气湍流下的轨道角动量谱
    3.1 拉盖尔高斯光束轨道角动量谱模型
        3.1.1 优美和标准拉盖尔高斯光束
        3.1.2 拉盖尔高斯光束轨道角动量模的概率密度
    3.2 柯尔莫戈洛夫大气湍流下拉盖尔高斯光束轨道角动量谱分析
        3.2.1 湍流参数对拉盖尔高斯光束轨道角动量谱的影响
        3.2.2 光源参数对拉盖尔高斯光束轨道角动量谱的优化
    3.3 本章小结
第四章 非柯尔莫戈洛夫大气湍流下的轨道角动量谱
    4.1 完美涡旋轨道角动量谱模型
        4.1.1 完美涡旋光束的传输优势
        4.1.2 完美涡旋轨道角动量模的概率密度
    4.2 非柯尔莫戈洛夫大气湍流下完美涡旋轨道角动量谱分析
        4.2.1 湍流参数对完美涡旋轨道角动量谱的影响
        4.2.2 光束特性及接收孔径对完美涡旋轨道角动量谱的优化
    4.3 本章小结
第五章 海洋湍流下的轨道角动量谱
    5.1 隆梅尔光束轨道角动量谱模型
        5.1.1 隆梅尔光束的传输优势
        5.1.2 隆梅尔光束轨道角动量模的概率密度
    5.2 海洋湍流下隆梅尔光束轨道角动量谱分析
        5.2.1 湍流参数对隆梅尔光束轨道角动量谱的影响
        5.2.2 光源参数对隆梅尔光束轨道角动量谱的优化
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的科研成果
致谢



本文编号：3882904